交换机是数据中心网络的重要组成部分。整个数据中心网络,除了网络出口要放置路由器,内部网络几乎都要部署交换机设备,所以数据中心对交换机的采购量很大。通过交换机,实现了所有服务器的互连互访,同时也可以实现内外部网络的互访。数据中心交换机具有端口密度高、带宽容量大、转发效率高特点,是数据中心不可取代的部分。这些年,随着数据中心的应用越来越复杂,交换机的功能特点也在不断更新变化,除了端口密度、带宽这些硬件指标的提升,最为关键的就是更加智能化,交换机不仅仅是数据转发,也有了学习的能力,这是一个质的变化。

早期的傻瓜交换机,指的是不用去管的交换机,接上就能用的网络设备。用户无需再为复杂的网络应用环境伤精费神,一切设置交换机初始化都已经设置好,自适应。这种傻瓜交换机一般只做二层转发,起到网络隔离的效果,同时为了防止网络环路默认就开启了STP协议功能。这时的交换机之所以称之为傻瓜,其实可做的功能也非常有限,仅限于二层VLAN转发,到了稍复杂的网络环境中就玩不转了,尤其是需求不断变化的网络,这种傻瓜交换机根本毫无用处。所以这种傻瓜交换机一般就是作为桥接设备,简单的局域网中用一用,真正到了数据中心里很少能见到傻瓜交换机。还有傻瓜交换机指的是不可网管交换机,其无法控制用户访问交换机,保障网络安全,以及提高网络传输效率,这大大限制了傻瓜交换机的使用场景。

与傻瓜交换机相对应的就是智能交换机,目前数据中心里使用的绝大部分都是智能交换机。智能交换机指的是可管理的交换机,可以对网络进行精细化管理,它能做的事情很多,从接入到汇聚、核心网络,智能交换机都可以具有一些网络功能,比如:接入部分的Dot1X认证、环路检测、MAC认证等等,汇聚部分的聚合、灵活QINQ、DHCP功能等,核心部分的路由策略、策略路由、防控列表等,一个智能交换机至少要具备上百项的网络协议功能,一般在交换机设备的操作手册中都会有阐述,这些功能都是在数据中心网络变化过程中逐渐积累丰富起来的,所谓智能交换机,其实一点不够智能,要通过各种复杂的配置去实现一些网络功能,这也是SDN要对网络进行改革的原因,智能交换机将网络做的越发复杂,常人已经难以做管理,数据中心网络运维的投入与网络容量的增加是成正比的,并且占比越来越高,这给数据中心带来了沉重的压力,SDN的出现其实是要给智能交换机减负,将控制权收回放到SDN控制器上,智能交换机逐渐退化成为傻瓜式交换机,只要按照控制器的指令执行即可,这也是当前智能交换机发展的主流趋势,并且在大多数数据中心改造中正在被积极引入。还有,网络自动化部署目的也是实现网络设备即插即用,将交换机当成傻瓜交换机,不过这时的交换机具有的功能是很丰富的,并不是传统傻瓜交换机只做二层转发,交换机虽然是即插即用,但依然具有多种网络管理功能,交换机依然是智能的。

显然,数据中心网络发展不满足于此,这两年人工智能、区块链技术很火,也烧到了数据中心交换机,人工智能概念的交换机也有人提出,只不过还没有在市场上看到。早在2017年5月,网络巨头思科就曾斥资1.25亿美元收购了人工智能初创公司MindMeld,一个制造交换机的网络企业收购一家AI初创公司,显然是已经嗅到了其中的市场机会。人工智能的概念很早就出现,只不过随着网络和服务器计算水平的提升,让人工智能有了可应用的可能,因为人工智能本身需要大量的频繁计算,这放到十年前,数据中心的网络基础设施和计算能力根本不具备发展人工智能的条件。人工智能真正可以让交换机有了学习能力,比如AI交换机可以对经过设备的网络流量进行分析,抓取网络特征,端口负载,以便可以自动调整网络转发表,同时针对流量特征可以做一些防护策略或者流量清洗,AI交换机还可以根据网络流量的特征变化,调整设备配置,实现智能调整。也就是未来的AI交换机网络管理功能更加强大,除了流量转发,还能具备流量清洗、流量分析、地址转换等一系列复杂的管理行为处理能力,AI交换机还可以安装Docker,支持将第三方API的网络功能模块嵌入到AI交换机上,实现灵活的网络管理功能。AI交换机作为关键的特性就是增强了设备安全能力,在人们对信息安全高度重视的今天,提升网络设备的安全防护能力尤为重要,AI交换机可以将流经设备的所有流量都可以监控起来,并进行良莠甄别,按照安全防护要求进行过滤,提升网络安全防护能力,这一点是AI交换机未来能否在数据中心站稳脚跟的关键点,否则数据中心用智能交换机就可以了,没必要再引入AI交换机。

数据中心在不断发展和变化,网络需求也是多种多样,促使交换机从傻瓜式、智能化再到AI,不断变化,这种技术的进步让交换机的管理功能更加强大,网络管理更智能,这是交换机未来技术发展的核心点。交换机除了端口带宽、密度和转发表项越来越大,更为重要的一点就是交换机对网络管理越来越智能,AI技术的引入让交换机具备了学习能力,可以根据设备上的流量转发表现,不断学习去自适应这个网络,充分发挥出交换机各种功能优势,提升网络处理能力。

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